CN109827763A - 粘滞阻尼器检测效果评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粘滞阻尼器检测效果评价方法，当阻尼器采用试验机施加不同频率和幅值的指令位移之后，分别采用频域评价和时域指标计算检测误差，当幅值误差小于5％、最大值误差小于10％时，可以认为检测结果是可信的，否则需要调整试验机参数重新进行检测，直到幅值误差和最大值误差满足要求。该方法可以用于评价粘滞阻尼器性能检测中测试手段和过程是否合理，避免由于测试系统误差导致检测结果与真实情况出现偏差，从而准确判断阻尼器性能是否合格。

Description

粘滞阻尼器检测效果评价方法
技术领域
本发明涉及一种粘滞阻尼器检测效果评价方法，属于结构检测领域。
背景技术
阻尼器是土木工程领域常见的减震消能构件，能够降低地震以及风荷载对建筑结构造成的损失。随着人们对抗震和抗风日益增长的需求，阻尼器在建筑和桥梁结构中得到了广泛的应用。粘滞阻尼器是以粘滞材料为阻尼介质的被动型速度相关型阻尼器，是目前最常用的阻尼器之一。在阻尼器应用之前，需要对阻尼器的性能进行测试，主要包括最大阻尼力、阻尼系数和阻尼指数。
在规范《建筑消能阻尼器》(JG/T 09-2007)中给出了粘滞阻尼器的检测方法。规范要求采用试验机按照阻尼器的设计容许位移和设计频率施加不同幅值和频率的正弦波。显然，粘滞阻尼器的检测结果一方面取决于阻尼器自身的性能，而试验机能否准确地将指定信号施加到阻尼器上是影响检测结果的另一个方面。
与其他结构相比，阻尼器为速度相关型，因此不同的速度会导致不同的恢复力。而由于试验机本身的精度及控制方面的原因，试验机输出位移与指令位移之间在幅值上存在误差，该误差称为幅值误差。目前在粘滞阻尼器检测过程中，检测人员往往机械套用规范中的检测流程而不重视试验机能否满足实验要求，即不关注幅值误差对粘滞阻尼器检测结果的影响。幅值误差的存在导致阻尼器在检测的过程中并非按照规范的信号运动，从而导致检测结果与真实情况存在误差，严重的情况下可以导致对粘滞阻尼器的性能进行误判。无论是将合格的粘滞阻尼器判定为不合格还是将不合格的粘滞阻尼器判定为合格，都是阻尼器检测过程中不可接受的失误。然而，目前阻尼器检测规范中并没有关于粘滞阻尼器检测效果评价的条文，导致粘滞阻尼器的检测结果可靠性大打折扣。
发明内容
技术问题：本发明提供一种避免由于测试系统误差导致检测结果与真实情况出现偏差导致检测结果误判，可以将实验效果评价方法拓展到评价阻尼器检测效果上，检测结果更合理的粘滞阻尼器检测效果评价方法。
技术方案：本发明的粘滞阻尼器检测效果评价方法，包括以下步骤：
第一步：按照JG/T 09-2007《建筑消能阻尼器》的要求对粘滞阻尼器施加幅值为u、频率f的正弦波，对阻尼器性能进行检测，获得阻尼器的最大阻尼力、阻尼系数和阻尼指数，同时测量阻尼器在正弦波作用下的位移，获得阻尼器真实运动轨迹；
第二步：根据所述第一步的检测结果，计算频域评价指标，并进一步计算检测结构的幅值A；
同时根据所述第一步的检测结果，计算第一步施加的正弦波和阻尼器真实运动轨迹的误差最大值；
第三步：判断评价效果和检测结果修正：当计算得到的幅值A为0.95到1.05之间、且施加的正弦波和阻尼器真实运动轨迹的误差最大值小于10％时，认为检测结果是可靠的，否则不可靠。
进一步的，本发明方法中，所述第一步中，粘滞阻尼器指以粘滞材料为阻尼介质的速度相关性阻尼器。
进一步的，本发明方法中，所述第一步中，阻尼器真实运动轨迹是指由于加载设备误差导致阻尼器并没有完全按照施加的正弦波运动而形成的实际运动轨迹。
进一步的，本发明方法中，所述第二步中，阻尼器真实位移轨迹由加载设备直接获得，或采用外加传感器方式进行测量。
进一步的，本发明方法中，所述第二步中，频域评价指标通过将施加的正弦波和阻尼器真实运动轨迹在频域相除得到。
进一步的，本发明方法中，所述第二步中，检测结构的幅值A通过对频域评价指标取幅值得到。
本发明为一种粘滞阻尼器检测效果评价方法，用于评价粘滞阻尼器性能检测中测试手段和过程是否合理，避免由于测试系统误差导致检测结果与真实情况出现偏差，从而准确判断阻尼器性能是否合格。为了评价试验设备误差对阻尼器检测的影响，本发明采用频域评价指标和时域指标相结合，计算阻尼器测试的检测误差，提出设备误差对检测结果影响的范围，从而避免由于测试系统误差导致检测结果与真实情况出现偏差导致检测结果误判。
有益效果：现有的实验效果评价方法频域评价指标、最大值误差、均方根误差和轨迹指示误差等。其中频域评价指标主要通过计算测量位移和指令位移之间的时滞和幅值评价实时混合模拟试验的效果，而最大值误差、均方根误差和轨迹指示误差通过直接计算测量位移和指令位移的误差来判断试验的效果。本发明与现有技术相比，具有以下优点：
(1)频域评价指标仅能用于评价实时混合模拟实验的效果，同样其他实验评价方法也并未阻尼器检测中使用。因此采用本发明后，可以将实验效果评价方法拓展到评价阻尼器检测效果上，拓展了现有技术的使用范围。
(2)频域评价指标计算的幅值为平均幅值，将整个实验过程中的幅值进行平均化，用平均化的幅值反映实验的效果。该方法在实验误差是时不变的情况下得到的结论是准确的，然而当实验过程中的误差是时变的情况下，简单取平均值的做法是不可取的。例如，当实验过程中前一半时间幅值为0.9、后一半时间幅值为1.1，采用频域评价指标计算得到的幅值为1，显然与实际情况不符。而在阻尼器检测过程中，实验设备对对实验结果的影响显然是时变的，即不同时刻，实验设备导致的实验误差不同，因此仅采用频域评价指标计算的幅值判断检测结果的效果是不准确的。
(3)最大值误差计算得到的误差为误差最大情况下的误差，忽略了大部分情况的误差而仅考虑误差最大的情况对实验结果进行评价。该方法的优点是反映的误差为实验真实误差，但由于样本点只有一个，并不能反映实验的真实结果。例如，在实验中由于偶然误差导致某一时刻误差最大值达到10％而其他情况下实验误差均为5％，采用最大值误差评价得到的结果就是10％。显然，10％的误差确实在实验中出现了，但并不能反映真实的实验情况。在阻尼器检测过程中，实验结果会受到各种偶然误差的影响，某一时刻出现非常大的最大值误差情况是很有可能出现的，因此仅采用最大值误差判断检测结果的效果是不准确的。
(4)采用本发明后，同时考虑频域评价指标计算的幅值和施加的正弦波和阻尼器真实位移轨迹的最大值误差，同时考虑了平均效应和偶然效应。例如，当计算出来的幅值为1，但是误差最大值超过10％，则认为检测结果是不合理的，当最大值误差为10％，但是幅值在0.95和1.05之间，则可以认为检测结果是合理的。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
本发明的粘滞阻尼器检测效果评价方法，包括以下步骤：
第一步：阻尼器性能检测。按照规范《建筑消能阻尼器》(JG/T 09-2007)中给出的粘滞阻尼器检测方法，根据要求施加不同频率和幅值的正弦波，得到阻尼器在不同指令下的检测结果。由于试验机性能的影响，不同频率和幅值的正弦波会导致不同的检测误差，通常频率越高、正弦波幅值越大，检测误差越大，检测结果的可靠性越低。
第二步：采用频域评价指标计算幅值误差。检测完成后，会得到试验机的位移指令信号和反馈的位移信号，采用频域评价指标计算阻尼器检测过程中的幅值，方法如下：
其中yI(f)和yo(f)分别代表位移指令信号和反馈位移信号加窗后的傅里叶变换，p代表信号长度的一半，A为阻尼器检测试验中的幅值，A与1的差值称为幅值误差。
同时采用时域指标计算最大值误差。计算阻尼器检测中输入位移指令信号最大值和试验机反馈位移信号最大值之间的误差，方法如下：
其中max(yI)和max(yo)分别代表位移指令信号和反馈位移信号的最大值，e为代表误差。
第三步：判断评价效果。当计算得到的幅值A为0.95到1.05之间时，可以认为检测过程中速度平均误差不超过5％；当e小于10％，可以认为检测过程中速度最大值与离可以速度最大误差不超过10％。当同时满足上述要求时可以认为检测结果是可信的。
第四步：检测结果修正。当幅值误差大于5％或者最大值误差大于10％时，调整试验机参数，当采用液压伺服加载系统作为加载装置时，应对其PID参数进行调整，然后重新进行检测，直到幅值误差满足要求。
本发明第二步中，可以按照专利201210593490.3《实时混合模拟试验效果的频域评价方法》中的方法计算频域评价指标和检测结构的幅值A。

Claims (6)

1.一种粘滞阻尼器检测效果评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
第一步：按照JG/T 09-2007《建筑消能阻尼器》的要求对粘滞阻尼器施加幅值为u、频率f的正弦波，对阻尼器性能进行检测，获得阻尼器的最大阻尼力、阻尼系数和阻尼指数，同时测量阻尼器在正弦波作用下的位移，获得阻尼器真实运动轨迹；
第二步：根据所述第一步的检测结果，计算频域评价指标，并进一步计算检测结构的幅值A；
同时根据所述第一步的检测结果，计算第一步施加的正弦波和阻尼器真实运动轨迹的误差最大值；
第三步：判断评价效果和检测结果修正：当计算得到的幅值A为0.95到1.05之间、且施加的正弦波和阻尼器真实运动轨迹的误差最大值小于10％时，认为检测结果是可靠的，否则不可靠。
2.根据权利要求1所述的粘滞阻尼器检测效果评价方法，其特征在于，所述第一步中，粘滞阻尼器指以粘滞材料为阻尼介质的速度相关性阻尼器。
3.根据权利要求1所述的粘滞阻尼器检测效果评价方法，其特征在于，所述第一步中，阻尼器真实运动轨迹是指由于加载设备误差导致阻尼器并没有完全按照施加的正弦波运动而形成的实际运动轨迹。
4.根据权利要求1、2或3所述的粘滞阻尼器检测效果评价方法，其特征在于，所述第二步中，阻尼器真实位移轨迹由加载设备直接获得，或采用外加传感器方式进行测量。
5.根据权利要求1、2或3所述的粘滞阻尼器检测效果评价方法，其特征在于，所述第二步中，频域评价指标通过将施加的正弦波和阻尼器真实运动轨迹在频域相除得到。
6.根据权利要求1、2或3所述的粘滞阻尼器检测效果评价方法，其特征在于，所述第二步中，检测结构的幅值A通过对频域评价指标取幅值得到。
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